面向移动终端的伪三维图像处理技术研究

论文摘要

随着移动终端三维显示技术的大量引入,对于三维建模和相应的三维计算技术的需求迅速增长。现在很多移动终端设备都装有高性能的处理器单元、图形处理加速器以及大容量的记忆存储器(RAM),因此拥有比较强的图形渲染能力。然而对于类似手持设备上的游戏应用等需要用户交互式的无线应用程序来说,一些传统的三维基本模型需要传输的参数量很大,因此数据传输的带宽很大程度上限制了实时显示的效果。传统三维渲染需要的数据集通常超出移动终端的可用内存和渲染能力。因此在移动终端上实时显示较为复杂的三维场景仍是一个具有挑战性的工作。在移动终端无线传输带宽约束和能量约束的情况下,本文围绕基于多图层的伪三维图像传输和显示技术展开了研究。主要工作内容包括构建系统结构模型,给出在移动终端实现伪三维显示所需传输的关键信息及获取方法等。首先研究现有三维图像应用场合及三维绘制方法,分析伪三维图像及视频的应用前景,结合移动终端及传输网络的特点,建立了移动终端三维图像传输及显示效果评价体系。其次提出了基于人眼视觉特点的图像变形算法对图层进行处理,并提出了一种基于双目视觉的深度信息生成算法,从而得到传输关键信息。再次建立了系统模型软件架构,对所提出的多图层变形算法设计了硬件框架实现的方案,并建立多图层划分方法与系统传输数据量模型并最终给出几种图层分割的方法,从而自动适应不同传输带宽情况。实验仿真结果表明本文提出的多图层传输模型能够产生类似三维的显示效果,同时传输过程中所需数据量很小,并可以自适应传输带宽。其中图像变形算法和深度信息提取算法实现简单,复杂度较低,符合评价体系的标准,未来的使用场景广泛。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图录
• 表录
• 英文缩略语表
• 第一章 绪论
• 1.1 移动终端三维图形显示研究背景
• 1.2 传统的三维绘制与显示技术
• 1.2.1 基于图像的绘制
• 1.2.2 基于几何的绘制
• 1.2.3 软件接口与绘制标准
• 1.3 带宽约束和能量约束下的三维显示简化算法研究现状
• 1.3.1 基于几何模型网格简化的绘制方法
• 1.3.2 基于C/S 架构模型的实时绘制技术
• 1.4 本文的主要工作和章节安排
• 第二章 移动终端图像处理评价体系的建立
• 2.1 图像质量评价指标概述
• 2.1.1 主观评价指标
• 2.1.2 客观评价指标
• 2.2 适用于移动终端三维图像评价指标
• 2.2.1 基于结构相似度的评价指标
• 2.2.2 基于误差灵敏度评价指标
• 2.3 移动终端图像传输与显示评价体系
• 2.3.1 传输带宽评价
• 2.3.2 复杂度评价
• 2.4 基于评价体系的系统设计要点
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于多图层的伪三维传输与显示方法
• 3.1 多图层传输与显示模型架构
• 3.2 服务器端的工作
• 3.2.1 深度信息提取
• 3.2.2 多图层划分
• 3.3 移动终端的工作
• 3.3.1 多图层叠加及可缩放伪三维显示方法
• 3.3.2 基于视觉的图像变形算法
• 3.3.3 Matlab 中算法仿真流程
• 3.3.4 仿真结果
• 3.4 传输信息单元
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统传输单元关键信息提取
• 4.1 概述
• 4.2 基于双目视觉的深度信息提取
• 4.2.1 深度值计算原理
• 4.2.2 双目视觉计算深度值流程
• 4.3 目标匹配点坐标提取
• 4.4 仿真结果及误差分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 多图层划分研究与系统性能评价
• 5.1 带宽自适应图层划分研究
• 5.1.1 要素分析
• 5.1.2 图层数目与传输带宽模型
• 5.1.3 图层叠加显示之前的处理过程
• 5.1.4 算法仿真
• 5.2 系统仿真及性能评价分析
• 5.2.1 硬件架构方案设计
• 5.2.2 软件架构方案设计
• 5.2.3 多图层划分仿真
• 5.2.4 传输数据量及性能分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来工作展望
• 6.2.1 未来的工作
• 6.2.2 可能的应用场景
• 参考文献
• 附录1 CAMSHIFT 算法原理
• 附录2 相机镜头常见焦距与视角关系
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 附件